近年來，隨著汽車向高性能、低油耗和長壽命方向發(fā)展，天然橡膠等通用橡膠已無法滿足新型汽車的耐高溫和耐油等方面的要求。而氟橡膠(FKM)具有優(yōu)異的耐高溫、耐油和耐腐蝕性，硅橡膠則具有良好的耐高低溫和加工性能，因而這2種橡膠在汽車制造領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸增多。但FKM也存在低溫性能和加工性能**的缺點(diǎn)，而硅橡膠的耐油性較差，因此兼具FKM和硅橡膠優(yōu)點(diǎn)的氟硅橡膠逐漸引起人們的重視，但其價(jià)格昂貴，合成工藝不易控制，因而難以推廣應(yīng)用。采用機(jī)械共混法制備FKM/硅橡膠彈性體，其主要性能和氟硅橡膠相當(dāng)，而成本則可大幅度降低，因而有較好的應(yīng)用前景。以過氧化物作為硫化劑可以制備FKM/硅橡膠共混膠。Ghosh等采用原子力顯微鏡等研究了FKM/硅橡膠共混膠的微觀結(jié)構(gòu)、加工流變行為和力學(xué)性能；日本信越化學(xué)公司開發(fā)了具有優(yōu)良動(dòng)態(tài)疲勞性能的X36100 U系列FKM/硅橡膠共混膠。本工作通過機(jī)械共混法制備了FKM/甲基乙烯基硅橡膠(MVQ)彈性體，并研究了二者的質(zhì)量比對(duì)共混彈性體性能的影響。

    1  實(shí)驗(yàn)部分

    1.1  原材料

    MVQ，牌號(hào)為PS 02，深圳森日有機(jī)硅材料有限公司產(chǎn)品；FKM，牌號(hào)為F 2463，四川中吳晨光化工研究院產(chǎn)品；氣相法白炭黑，牌號(hào)為QS-20 A，日本Tokuyama公司產(chǎn)品；2,5-二甲基-2,5-雙叔丁基過氧化己烷(雙-2,5)，日本信越化學(xué)公司產(chǎn)品；輕質(zhì)氧化鎂，上海通亞精細(xì)化工廠產(chǎn)品；氫氧化鈣，江蘇省常州市科發(fā)化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品；氟化鈣，天津科密歐化學(xué)試劑開發(fā)中心產(chǎn)品；三烯丙基異氰脲酸酯(TAIC)，臺(tái)州市黃巖東?；び邢薰井a(chǎn)品；羥基硅油，四川中昊晨光化工研究院產(chǎn)品；其他配合劑均為橡膠工業(yè)常用原料。

    1.2  試樣制備

    基本配方(質(zhì)量份)：FKM和MVQ總計(jì)100(二者的質(zhì)量比為變量)，白炭黑30，雙-2，5 2，輕質(zhì)氧化鎂3，氫氧化鈣5，氟化鈣15：TAIC 5，羥基硅油3。

    將廣東湛江機(jī)械廠生產(chǎn)的XK-160型開煉機(jī)輥距調(diào)整至1 mm以下，加入MVQ，包輥，添加氣相法白炭黑和羥基硅油，混煉均勻，制得MVQ混煉膠。將FKM薄通，包輥，加入吸酸劑輕質(zhì)氧化鎂和氫氧化鈣、氟化鈣和TAIC等，待混煉均勻后，逐漸加入混煉好的MVQ，然后加入硫化劑雙-2,5，混煉均勻，出片。采用東莞科盛實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的KSHR 100T型平板硫化機(jī)進(jìn)行硫化，得到FKM/MVQ共混彈性體。硫化溫度為165℃，硫化時(shí)間采用北京瑞達(dá)宇辰儀器有限公司生產(chǎn)的MR-C3型無轉(zhuǎn)子硫化儀測(cè)定的正硫化時(shí)間(t₉₀)。

    1.3  分析與測(cè)試

    拉伸性能按照GB/T 528-1998測(cè)定；撕裂性能按照GB/T 529-1999測(cè)定，均采用德國Zwick/Roell公司生產(chǎn)的Z 010型電子拉力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行。邵爾A硬度按照GB/T 531-1999測(cè)定。耐油性能用ASTM3^#標(biāo)準(zhǔn)油按照GB/T 1690-1992測(cè)定，測(cè)定條件為150℃×72 h。動(dòng)態(tài)力學(xué)性能分析(DMA)采用德國Netzsch公司生產(chǎn)的DMA 242C型動(dòng)態(tài)機(jī)械熱分析儀進(jìn)行，測(cè)試溫度為-120-80℃，液氮冷卻，升溫速率為5℃/min，振動(dòng)頻率為1，10，50Hz。

    2  結(jié)果與討論

    2.1  力學(xué)性能

    從圖1可以看出，隨著FKM/MVQ(質(zhì)量比，下同)的增大，共混彈性體的拉伸強(qiáng)度逐漸下降，當(dāng)FKM/MVQ為50/50時(shí)，拉伸強(qiáng)度下降到*低，此后繼續(xù)增大FKM/MVQ，拉伸強(qiáng)度則逐漸升高。隨著共混彈性體中FKM所占比例的增大，撕裂強(qiáng)度和邵爾A硬度增加，扯斷伸長率降低。當(dāng)質(zhì)量比為80/20時(shí)，FKM/MVQ共混彈性體的綜合力學(xué)性能較好。由于FKM和MVQ極性差異很大，雖然通過機(jī)械共混法可以實(shí)現(xiàn)工藝上的強(qiáng)制混合，但仍屬于熱力學(xué)不相容體系。當(dāng)采用過氧化物作硫化劑實(shí)現(xiàn)FKM和MVQ間的相互交聯(lián)后，2種橡膠的分子鏈因受到交聯(lián)鍵的束縛而限制了其遷移，因而2種橡膠的相容性有所改善。在共混彈性體中，當(dāng)FKM的比例較高時(shí)，類似增塑劑的少量低黏度MVQ比較容易分散到大量高黏度的FKM中，使FKM形成連續(xù)相，MVQ形成分散相，從而使彈性體中2種橡膠構(gòu)成相對(duì)穩(wěn)定的共混體系，因而當(dāng)FKM/MVQ為80/20時(shí)，共混彈性體的綜合力學(xué)性能較好。

    2.2  耐油性能

    由圖2可見，MVQ硫化膠在油中會(huì)發(fā)生高度溶脹，耐油性較差。這是由于MVQ的極性較小，油分子較易進(jìn)入分子鏈之間使之溶脹，造成質(zhì)量和體積大幅增加。隨著FKM/MVQ共混彈性體中FKM所占比例的增加，質(zhì)量變化率和體積變化率逐漸減小，表明FKM含量越高，共混彈性體的耐油性越好。這是因?yàn)?/span>FKM的極性大，非極性的油分子不易滲入其分子鏈中，因而質(zhì)量變化率和體積變化率均較小。隨著共混彈性體中FKM所占比例的增大，FKM逐漸成為主體，所形成的連續(xù)相將MVQ分散相包裹在其中；從而有效地阻止了油的滲入，所以耐油性提高。

    2.3  DMA分析

    由圖3可以看出，在振動(dòng)頻率為1 Hz時(shí)，FKM和MVQ的DMA曲線僅顯示1個(gè)阻尼峰，峰值分別對(duì)應(yīng)其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(T_g)6.5℃和-45.1 ℃，而FKM/MVQ共混彈性體的DMA曲線在5℃和-40℃左右各顯示1個(gè)阻尼峰，分別對(duì)應(yīng)于共混彈性體中的FKM相和MVQ相的玻璃化轉(zhuǎn)變。共混彈性體中MVQ相對(duì)應(yīng)的T_g從-45.1℃移動(dòng)到-40.0℃左右，FKM相的T_g變化不大，且MVQ相和FKM相的T_g相互靠近，這可能是由于共混彈性體中MVQ相和FKM相的界面出現(xiàn)部分交聯(lián)的緣故。FKM的損耗因子(tanσ)峰值較高，而MVQ的tanσ峰值較低。隨著FKM/MVQ由20/80增大至80/20時(shí)，FKM相的tanσ峰值由0.256增至1.078，而MVQ的tanσ峰值由0.232減小至0.108。FKM和MVQ的儲(chǔ)能模量(E’)-溫度曲線只有1個(gè)模量突變，且相同溫度下FKM的E’遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于MVQ的E’，共混彈性體的E’-溫度曲線在5℃和-40℃附近出現(xiàn)的突變分別對(duì)應(yīng)FKM相和MVQ相的玻璃化轉(zhuǎn)變。隨著共混彈性體中FKM所占比例的增大，同一溫度下共混彈性體的E’逐漸增大，這是由于FKM分子鏈的剛性遠(yuǎn)大于MVQ的緣故。

    由圖4可見，當(dāng)FKM/MVQ為60/40時(shí)，隨著振動(dòng)頻率由1 Hz增加到50 Hz，FKM/MVQ共混彈性體的FKM相對(duì)應(yīng)的T_g升高了12.9℃，而FKM相對(duì)應(yīng)的T_g升高了2.0℃。這是由于FKM分子的C-C主鏈基本被氟原子包圍，不易內(nèi)旋轉(zhuǎn)，而且氟原子電負(fù)性強(qiáng)，進(jìn)一步限制了主鏈轉(zhuǎn)動(dòng)，所以FKM分子鏈柔順性差，T_g較高。當(dāng)振動(dòng)頻率增大時(shí)，由于FKM分子鏈的運(yùn)動(dòng)速率跟不上外力的變化，弛豫時(shí)間較長，故表現(xiàn)為FKM分子鏈剛性增大，T_g的增幅較大。而MVQ分子主鏈?zhǔn)?/span>Si-O，分子極性小，且甲基和乙烯基對(duì)主鏈的內(nèi)旋轉(zhuǎn)影響小，分子柔順性很好，T_g較低，而且MVQ分子鏈的弛豫時(shí)間比外力作用時(shí)間更短，因而振動(dòng)頻率對(duì)T_g影響不大。隨著振動(dòng)頻率的增大，FKM相和MVQ相的tanσ峰值減小。在FKM相的玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)內(nèi)C，隨振動(dòng)頻率的增大而增加，而在MVQ相的玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)E’隨振動(dòng)頻率的增大變化不大。

    3  結(jié)  論

    采用機(jī)械共混法可以制備力學(xué)性能和耐油性能良好的FKM/MVQ共混彈性體。當(dāng)FKM/MVQ為80/20時(shí)，共混彈性體具有較好的綜合力學(xué)性能；隨著FKM所占比例的增加，共混彈性體的耐油性能提高。當(dāng)振動(dòng)頻率為1Hz時(shí)，共混彈性體中MVQ相的T_g比MVQ的T_g提高了約5.0℃，而FKM相的T_g改變不大；當(dāng)FKM/MVQ為60/40時(shí)，隨著振動(dòng)頻率由1 Hz增大到50 Hz，FKM相的T_g升高了12.9℃，MVQ相的T_g變化不大。